KR20140102865A - 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명 디스플레이 패널을 다층으로 적층하도록 구성한 3차원 디스플레이 시스템에서 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차원 디스플레이 패널에 각각의 2차원 영상이 표시될 때, 상기 각각의 2차원 디스플레이 패널에는 전방측의 2차원 디스플레이 패널에 표시되는 영상에 의해 투영되는 영상영역을 제외하고 표시함으로써 전방측 2차원 디스플레이 패널에 디스플레이되는 영상과의 겹침현상을 제거하는 것이다.
이로 인해, 본 발명은 3차원 영상의 겹침 현상을 제거함으로써 더욱 입체감과 선명한 화질의 3차원 영상을 확보할 수 있으며, 선명한 화질로 인해 관측자의 눈의 피로감을 덜 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법{Method to remove overlapping appearance of three dimensional imagine}

본 발명은 투명 2차원 LCD디스플레이 패널을 다층으로 적층하도록 구성한 3차원 디스플레이 시스템에서 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법에 관한 것으로, 다수로 적층된 2차원 LCD디스플레이 패널에서 전면 패널에 의해 영상이 중첩되는 영역을 제외하여 표시함으로써 보다 효과적인 입체영상을 표시할 수 있도록 한 것이다.

일반적인 LCD디스플레이장치는 하나의 2차원 LCD디스플레이 패널에 입체감을 부여하는 것으로 음극선관(CRTs), 액정 디스플레이(LCDs), 전계효과 디스플레이(FEDs) 및 프로젝션 디스플레이에 의해 다양하게 시도되어 왔다.

그러나 상기 열거한 시도들은 하나의 2차원 디스플레이 패널에 입체감을 부여하기 때문에 3차원 영상을 선명하게 제공하는 한계가 있기 때문에 2차원 디스플레이 패널을 적층시키는 체적형 디스플레이장치가 시도되고 있다.

이러한 종래기술로는 등록특허번호 제1170798호에 다수의 투명한 평판 디스플레이 패널을 적층하여 형성된 것으로, 상기 다수의 투명한 평판 디스플레이 패널에 각각 2차원 영상이 디스플레이됨으로써 하나의 3차원 영상을 형성하며, 상기 다수의 투명한 평판 디스플레이 패널들이 서로 간격 없이 적층되는 것을 특징으로 하는 체적형 3차원 디스플레이 패널이 기재되어 있다.

또 다른 종래기술로는 등록특허번호 제0614419호에 다층 이미지 디스플레이에 있어서, 제1 이미지를 생성할 수 있는 제1 스크린; 제2 이미지를 생성할 수 있고, 상기 제1 스크린 후방에 위치하는 제2 스크린; 상기 제1 스크린 및 상기 제2 스크린 사이에 위치하고, 상기 다층 이미지 디스플레이의 관찰자에 의해 간섭 패턴이 보여지는 것을 방지하도록 광을 약간 확산시키는 층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 다층 이미지 디스플레이가 기재되어 있다.

그러나 상기한 종래의 기술들은 적층된 디스플레이 간에 이미지가 겹치는 문제로 인해 영상화질이 선명하지 못하다는 것과 이 영상 겹침 현상은 관측자에게 올바른 영상을 제공하지 못하기 때문에 입체 영상 효과를 현저히 저하시킨다는 단점으로 지적되어 왔다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 각 패널간에 이미지가 중첩되지 않도록 2차원 영상들을 새로이 합성하는 영상표시 조절부를 구성함으로써 영상 겹침 문제를 해결하여 보다 효과적인 입체영상을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 투명 2차원 디스플레이 패널을 다층으로 적층하도록 구성한 3차원 디스플레이 시스템에서 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법에 있어서, 다수개가 적층되어 각각에 2차원 영상이 표시되는 2차원 LCD디스플레이 패널과, 상기 2차원 LCD디스플레이 패널에 광원을 제공하는 광원장치와, 관측자의 위치를 추적하는 관측자추적장치와, 상기 관측자추적장치에 의해 관측된 관측자의 위치정보에 의해 상기 2차원 LCD디스플레이 패널에 표시되는 영상영역을 지정해주는 영상표시조절부로 구성하여 상기 2차원 LCD디스플레이 패널에 각각의 2차원 영상이 표시되되, 상기 각각의 2차원 LCD디스플레이 패널에는 각각의 전방측에 배열되어 있는 2차원 LCD디스플레이 패널에 표시되는 영상에 의해 투영되는 영상영역과 중첩되지 않은 영역의 영상만 표시됨으로써 앞선 2차원 LCD디스플레이 패널에 표시되는 영상과의 겹침 현상을 제거하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 3차원 영상의 겹침 현상을 제거함으로써 더욱 입체감과 선명한 화질의 3차원 영상을 확보할 수 있으며, 선명한 화질로 인해 관측자의 눈의 피로감을 덜 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 기존의 LCD디스플레이 패널에 표시되는 영상을 나타낸 개요도.
도 2는 본 발명 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하기 위한 시스템 개요도.
도 3은 본 발명 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 원리를 나타낸 개요도.
도 4는 본 발명에서 영상영역의 개요도.
도 5는 관측자의 위치에 따른 2차원 LCD디스플레이 패널에 영상이 표시되는 개요도.
도 6은 관측자추적장치에 의해 2차원 디스플레이 패널에 영상이 표시되는 순서도.

투명 2차원 LCD디스플레이 패널을 다층으로 적층하도록 구성한 3차원 디스플레이 시스템에서 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법에 있어서, 다수개가 적층되어 각각에 2차원 영상이 표시되는 2차원 LCD디스플레이 패널과, 상기 2차원 LCD디스플레이 패널에 광원을 제공하는 광원장치와, 관측자의 위치를 추적하는 관측자추적장치와, 상기 관측자추적장치에 의해 관측된 관측자의 위치정보에 의해 상기 2차원 LCD디스플레이 패널에 표시되는 영상영역을 지정해주는 영상표시조절부로 구성하여 상기 2차원 LCD디스플레이 패널에 각각의 2차원 영상이 표시되되, 상기 각각의 2차원 LCD디스플레이 패널에는 각각의 전방측에 배열되어 있는 2차원 LCD디스플레이 패널에 표시되는 영상에 의해 투영되는 영상영역과 중첩되지 않은 영역의 영상만 표시됨으로써 앞선 2차원 LCD디스플레이 패널에 표시되는 영상과의 겹침 현상을 제거하는 것이다.

또한, 상기 2차원 LCD디스플레이 패널(D)을 대체하여 2차원 LED디스플레이 패널을 구성하되, 광원장치(30)를 생략하는 것이다.

상기 n번째 LCD디스플레이 패널(D)을 대신 요소영상표시장치(41)와 레즈릿(42)이 배열되어 있는 집접영상시스템(40)을 구성한 것이다.

상기 n번째 LCD디스플레이 패널(D) 대신 요소영상표시장치(41)와 렌틱큘라시트로 구성되어 있는 집접영상시스템(40)을 구성한 것이다.

이하, 첨부한 도면에 의해 본 발명 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 기존의 디스플레이 패널에 표시되는 영상을 나타낸 개요도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 2차원 LCD디스플레이 패널(D)이 n개 적층되어 있으면 각 2차원 LCD디스플레이 패널(D)에는 각각 a₁, a₂, a_n의 영상이 표시되게 되는데 이때 첫 번째 LCD디스플레이 패널(D₁)에 표시되는 영상은 두 번째 LCD디스플레이 패널(D₂)에 표시되는 영상에 중첩되는 현상이 생기게 되고, n번째 디스플레이 패널(D_n)은 앞 선 위치의 n-1번째 LCD디스플레이 패널에 의해 중첩되는 현상이 생기게 되어 3차원 입체감을 가지는 선명한 화질을 얻기 힘들게 된다.

이때, 본 발명에서는 LCD디스플레이 패널(D)에 앞선 LCD디스플레이 패널(D)에 의해 표시되는 영상영역을 제외하고 영상을 표시함으로써 3차원 영상이 중첩되는 것을 방지하도록 하였다.

LCD디스플레이 패널의 도면부호를 D로 함에 있어서, 적층되어 있는 LCD 디스플레이 패널의 각 순번을 표시하기 위하여 도면부호 D에 아래 첨자의 숫자를 표시하였다.

즉, D₁은 첫 번째 LCD디스플레이 패널을, D₂는 두 번째 LCD디스플레이 패널을 나타내고 D_n은 n번째 LCD디스플레이 패널을 나타낸다.

도 2는 본 발명 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하기 위한 시스템 개요도이다.

이에, 도 2에 도시된 바와 같이 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 시스템은 다수개가 적층되어 각각에 2차원 영상이 표시되는 2차원 LCD디스플레이(D)와, 관측자(P)의 위치를 추적하는 관측자추적장치(20)와, 상기 관측자추적장치(20)에 의해 관측된 관측자의 위치정보에 의해 상기 2차원 LCD디스플레이(D)에 표시되는 영상영역을 지정해주는 영상표시조절부(10)로 구성하였다.

이때, 상기 2차원 LCD디스플레이 패널(D)은 서로 간의 공간이 없도록 적층되도록 설치되는 것이 바람직하며, LCD인 경우에는 2차원 디스플레이 패널에 광원을 제공하는 광원장치(30)가 구성되며, LED인 경우에는 광원장치(30)의 구성이 필요 없게 된다.

또한, 2차원 디스플레이 패널(D)이 LCD인 경우에는 백라이트 컬러가 하얀색이어야 하며, LED인 경우에는 검은색이어야 한다.

도 3은 본 발명 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 원리를 나타낸 개요도이다.

영상 겹침 현상을 제거하기 위해서 먼저, 관측자추적장치(20)에서 관측자(P)의 위치를 추적한다.

두 번째로 관측자(P)의 정보를 바탕으로 각각의 2차원 투명 LCD디스플레이 패널(D)에 들어갈 영상을 계산한다.

n번째 LCD디스플레이 패널(D)은 첫 번째 LCD디스플레이 패널(D)에서 n-1까지의 LCD디스플레이 패널(D)에 이미 표시된 영역부분은 제외하고 영상을 표시한다.

세 번째, 관측자(P)의 위치가 바뀌면 각각의 LCD디스플레이 패널(D)에 표시된 영상들은 영상표시조절부(10)에 의해 새로운 영상영역이 지정되어 표시된다.

즉, 영상 제거 방법을 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

관측자(P)의 위치를 (Px, Py, Pz)라고 하면 첫 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 지정되는 영상영역의 중심부를 (x1, y1)이라 할 수 있다.

그러면 두 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 제2영상은 첫 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 표시된 제1영상과 중첩되는 영역을 제거해야 한다.

이를 위해서는 제2영상은 제1영상의 중심부가 관측자의 위치를 바탕으로 얻어진 (x2, y2)만큼 이동하여 제거해야 한다.

이때, LCD디스플레이 패널(D) 간의 간격을 d, 관측자의 거리를 z라고 하면,

결국,

,

라는 좌표값을 얻을 수 있다.

따라서, 제n번째 LCD디스플레이 패널에서 표시되는 영상정보는,

,

라는 수식에 의해 정의된다는 것을 알 수 있다.

도 4는 본 발명에서 영상영역의 개요도이다.

본 발명에서 의미하는 영상영역은 관측자가 영상을 보았을 때 앞선 LCD디스플레이 패널(D)에 형성되는 영상이 뒤편의 LCD디스플레이 패널(D)에 투영되는 영역을 가리키는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 앞선 LCD디스플레이 패널(D)에 표시된 영상에 의해 뒤편의 LCD디스플레이 패널(D)영상에 가려지는 영역을 의미하는 것이다.

즉, 관측자가 보았을 때 도 4에서와 같이 두 번째 LCD디스플레이(D)에는 첫 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 의해 표시되는 영상 동그라미에 의해 더 큰 동그라미형상이 영역이 보이지 않게 되며, 본 발명에서는 이에 상당하는 영역에 해당하는 영상을 두 번째 LCD디스플레이(D)에 표시하지 않음으로써 선명한 화질의 3차원 영상을 얻는 것으로, 두 번째 영상에 표시되는 삼각형은 첫 번째 LCD디스플레이(D)에 의해 형성되는 동그라미의 영상영역을 제외한 삼각형 형상의 영역에 해당하는 영상을 표시하는 것이다.

이때, 두 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 형성되는 동그라미의 영상영역은 관측자(P)의 위치에 따라 형성되는 영상영역의 위치가 달라지기 때문에 두 번째 LCD디스플레이(D)에 표시되는 삼각형의 형상의 영상도 달리 표시되어야 한다.

도 5는 관측자의 위치에 따른 2차원 LCD디스플레이 패널에 영상영역이 표시되는 개요도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 관측자(P)가 P1의 위치에서 보았을 때의 뒤 편의 디스플레이 패널(D)에 지정되는 영상영역의 위치는 S1이 되기 때문에 이에 관측자(P)에게는 I1과 같은 영상을 보여 지게 되며, 관측자(P)가 P2의 위치로 바뀌면 자연 영상영역이 S2가 되기 때문에 관측자(P)에게는 I2와 같은 형상의 영상이 보여 지게되며, 관측자(P)가 P3 위치로 다시 옮기면 이때 지정되는 영상영역은 S3가 되기 때문에 관측자(P)에게는 I3의 영상이 보여 지게 된다.

이때, 관측자(P)의 위치는 관측자추적장치(20)에 의해 감지되고 이때 감지되는 데이터는 영상표시조절부(10)에 의해 데이터 값에 해당하는 영상영역이 각 LCD디스플레이 패널(D)에 지정되게 된다.

도 6은 관측자추적장치에 의해 2차원 LCD디스플레이 패널에 영상이 표시되는 순서도이다.

관측자추적장치(D)는 관측자(P)의 눈에 초점을 맞추도록 하는 것이 바람직하며, 관측자추정장치(D)는 관용의 센서장치를 사용할 수 있으나, HRI(Human-Robot Interaction)기술을 접목하면 관측자의 얼굴형상, 방향 등을 인식해 관측자가 바라보는 방향을 측정할 수 있도록 하면 관측자의 위치에 따라 변화되는 좌표값을 보다 정확히 측정할 수 있도록 하여 보다 현실감 있는 3차원 영상을 획득할 수 있을 것이다.

HRI기술은 다음과 같은 장점이 있다.

신속한 얼굴위치의 인식을 위해 센서가 다른 부위에 비해 사람의 다리를 쉽게 검출할 수 있다는 것을 이용해, 먼저 다리의 좌표와 피부색이 위치하는 좌표를 검출하고, 이후 다리의 중심좌표에서 가장 가까운 피부색이 갖는 좌표점 영역이 얼굴로 인식되게 함으로써, 보다 신속하게 사람의 얼굴영역을 인식할 수 있다.

그리고 사용자의 머리방향인식은 사용자의 의도를 감지할 수 있도록 하기 위해 조명의 영향을 받지 않고도 사용자의 머리방향을 검출할 수 있도록 안면부위의 열화상 장치를 이용해 사람의 머리방향을 정확하게 인식할 수 있다.

단순구조로 전방향 열영상 획득으로서 반사경과 적외선 카메라의 조합을 통해 단순한 구조로 전방향 열영상을 획득할 수 있다.

또한, 전방향 카메라 모듈이 관측자추적장치에 탑재되어 전방향의 전방향의 영상을 획득할 수 있는 등의 장점이 있다.

따라서, 관측자(P)의 위치가 변경되면 관측자추적장치(P)에 의해 새로운 관측자의 위치데이터가 영상표시조절부(10)에 전달되고 그에 따라 각 LCD디스플레이 패널(D)에는 다음과 같은 순서에 의해 영상이 표시되게 된다.

즉, 관측자 위치가 바뀌면 첫 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 영상은 변하지 않지만 첫 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 영상에 의해 두 번째 LCD디스플레이 패널(D)부터는 새로운 영상영역이 지정되게 된다.

결국, 두 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 새로운 제2영상은 기존에 표시된 제2영상의 좌표값에서 첫 번째 LCD디스플레이(D)에 표시된 영상의 좌표값을 뺀 만큼 이동하여 제2영상영역을 형성하게 된다.

그리고 세 번째 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 새로운 제3영상은 기존에 표시된 제3영상의 좌표값에서 두 번째 영상의 좌표값을 뺀 만큼 이동하여 제3영상영역을 형성하게 되며, 순차적으로 n번째 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 새로운 n번째 영상은 기존의 n번째 영상의 좌표값에서 n-1번째 영상의 좌표값을 뺀 만큼 이동하여 새로운 제n-1번째 영상영역을 형성하게 되며, 이러한 데이터는 영상표시조절부(10)에 의해 제어되어 각 LCD디스플레이 패널(D)에 제공되게 된다.

또한, 상기 n번째 LCD디스플레이 패널(D)을 대체하여 요소영상표시장치(41)와 렌즈릿(lenslet)(42)이 배열되어 있는 집접영상시스템(40)을 구성할 수도 있다.

렌즈릿(lenslet)(42)은 미소렌즈(micro-lens)가 배열되어 있는 것을 가리키며, 요소영상표시장치(41)는 집적영상방식에서 획득된 요소영상을 표시하기 위해 사용되는 관용의 장치이다.

그리고 상기 렌즈릿(42)을 대신하여 렌틱큘라시트(lenticular sheet)를 사용할 수도 있다.

렌틱큘라시트(lenticular sheet)는 렌즈모양의 시트를 가리킨다.

이러한 집적영상시스템(40)을 접목함으로써 더욱 입체감이 있는 3차원 영상을 구현할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 3차원 영상의 겹침 현상을 제거함으로써 더욱 입체감과 선명한 화질의 3차원 영상을 확보할 수 있으며, 선명한 화질로 인해 관측자의 눈의 피로감을 덜 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.

P. 관측자 D. 디스플레이 패널 S. 영상영역
I. 관측자에게 보여지는 영상
10. 영상표시조절부 20. 관측자추적장치 30. 광원장치
40. 집적영상시스템 41. 요소영상표시장치 42. 렌즈릿

Claims (4)

1. 투명 2차원 LCD디스플레이 패널(D)을 다층으로 적층하도록 구성한 3차원 디스플레이 시스템에서 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법에 있어서,
   다수개가 적층되어 각각에 2차원 영상이 표시되는 2차원 LCD디스플레이 패널(D)과, 상기 2차원 LCD디스플레이 패널(D)에 광원을 제공하는 광원장치(30)와, 관측자(P)의 위치를 추적하는 관측자추적장치(20)와, 상기 관측자추적장치(20)에 의해 관측된 관측자(P)의 위치정보에 의해 상기 2차원 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 영상영역을 지정해주는 영상표시조절부(10)로 구성하여 상기 2차원 LCD디스플레이 패널(D)에 각각의 2차원 영상이 표시되되, 상기 각각의 2차원 LCD디스플레이 패널(D)에는 각각의 전방 측에 배열되어 있는 2차원 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 영상에 의해 투영되는 영상영역과 중첩되지 않은 영역의 영상만 표시됨으로써 앞선 2차원 LCD디스플레이 패널(D)에 표시되는 영상과의 겹침 현상을 제거하는 것이 특징인 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 2차원 LCD디스플레이 패널(D)을 대체하여 2차원 LED디스플레이 패널을 구성하되, 광원장치(30)를 생략하는 것이 특징인 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 n번째 LCD디스플레이 패널(D) 대신 요소영상표시장치(41)와 렌즈릿(42)이 배열되어 있는 집접영상시스템(40)을 구성한 것이 특징인 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 n번째 LCD디스플레이 패널(D) 대신 요소영상표시장치(41)와 렌틱큘라시트로 구성되어 있는 집접영상시스템(40)을 구성한 것이 특징인 3차원 영상의 겹침 현상을 제거하는 방법.
   

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